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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Vorrichtung.
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Zur flüssigkeits- und/oder gasdichten Verbindung von optischen Elementen und Fassungsteilen werden diese häufig miteinander verklebt.
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Die
US 20140218813 A1 zeigt eine Linseneinheit mit zwei Linsen, die in einem Linsenrahmen gehalten und miteinander verklebt sind. Aus
US 5493452 A ist ein Linsenhalter bekannt, der eine zylindrische Führung mit drei radialen Verjüngungen aufweist, die zur Zentrierung und Befestigung einer Linse mittels eines Klebstoffs dienen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine optische Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Eine Anordnung aus einem Trägerelement und einem in einer Vertiefung des Trägerelements angeordneten optischen Element nutzt einen in einer Spalte zwischen dem optischen Element und der Vertiefung hergestellten Kapillareffekt zum Einbringen eines Haftmittels zwischen optischem Element und Trägerelement, um eine flüssigkeitsdichte und/oder gasdichte Verbindung zwischen dem optischen Element und dem Trägerelement herzustellen.
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Eine optische Vorrichtung weist die folgenden Merkmale auf:
ein optisches Element;
ein Trägerelement mit einer Vertiefung zum Aufnehmen des optischen Elements; und
mindestens eine Kapillarspalte zwischen einer Außenkontur des optischen Elements und einer zu der Außenkontur benachbarten Wand der Vertiefung, wobei die Kapillarspalte mit einem Haftmittel gefüllt ist um das optische Element fluiddicht mit dem Trägerelement zu verbinden. Die optische Vorrichtung weist außerdem die weiter unten als erfindungsgemäß gekennzeichneten Merkmale auf.
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Die optische Vorrichtung kann geringe Dimensionen im Millimeter- oder Zentimeterbereich aufweisen und in einem Endoskopiegerät oder einem Labormessgerät zum Einsatz kommen. Bei dem optischen Element kann es sich um eine optische Linse oder alternativ um eine Schutzscheibe handeln. Das optische Element kann die Form einer Scheibe oder Platte aufweisen. Das optische Element kann aus Glas, Kunststoff oder alternativen Materialien entsprechend der beabsichtigten Anwendung hergestellt sein. Das optische Element kann beispielsweise in einem Spritzgießverfahren hergestellt werden. Unter der Außenkontur des optischen Elements kann ein Umfang bzw. eine Umfangsfläche des platten- oder scheibenförmigen optischen Elements verstanden werden.
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Das Trägerelement kann auch als Gehäuse bezeichnet werden und ausgebildet sein, um das optische Element zu fassen, zu fixieren und handhabbar zu machen. Das Trägerelement kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein. Die Vertiefung kann wannenförmig in einer Hauptseite des Trägerelements ausgebildet sein. Die Wand der Vertiefung kann sich senkrecht oder nahezu senkrecht von einem Boden der Vertiefung nach oben erstrecken. Bei dem Haftmittel kann es sich um ein Dichtmittel und/oder einen Klebstoff handeln. Das Haftmittel kann ausgebildet sein, um neben der fluiddichten Verbindung auch eine Verklebung zwischen optischem Element und Trägerelement herzustellen. Zur Einbringung in die Kapillarspalte wird das Haftmittel in der flüssigen Phase bereitgestellt. Bei der fertiggestellten optischen Vorrichtung ist das Haftmittel ausgehärtet.
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Unter der Kapillarspalte kann ein Kanal zwischen der Außenkontur des optischen Elements und der Wand der Vertiefung verstanden werden, der einen so geringen Durchmesser bzw. Ausdehnung aufweist, dass die Kapillarwirkung entsteht, die bewirkt, dass ein die Kapillarspalte kontaktierendes Fluid – hier das verwendete Haftmittel in der flüssigen Phase – mittels Adhäsionskraft in die Kapillarspalte hineingezogen wird und sich an deren Kapillarwänden, die durch die Außenkontur des optischen Elements und die Wand der Vertiefung gebildet werden, bis zum Ende der Kapillarspalte entlangzieht.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Kapillarspalte zwischen der Außenkontur des optischen Elements und einer in Richtung des optischen Elements vorspringenden Schulter der Wand der Vertiefung des Trägerelements gebildet sein. So kann ohne Weiteres oberhalb der Schulter Platz zur Unterbringung eines Ohrs des optischen Elements in der Vertiefung bereitgestellt werden.
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Beispielsweise kann die Kapillarspalte zwischen einem Konturabschnitt der Außenkontur und einem dem Konturabschnitt gegenüberliegenden Wandabschnitt der Wand gebildet sein. Dabei kann der Konturabschnitt benachbart zu einem Teil der Außenkontur und der Wandabschnitt benachbart zu einem Teil der Wand gelegen sein, zwischen denen keine Kapillarspalte besteht. Mit einer derartigen nicht vollumfänglichen Verklebung der Außenkontur des optischen Elements in der Vertiefung des Trägerelements kann die Fixierung des optischen Elements an dem Trägerelement schneller und kostengünstiger realisiert werden.
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Die optische Vorrichtung kann eine weitere Kapillarspalte zwischen der Außenkontur des optischen Elements und der zu der Außenkontur benachbarten Wand der Vertiefung aufweisen. Auch die weitere Kapillarspalte kann mit dem Haftmittel gefüllt sein, das ausgebildet ist, um das optische Element fluiddicht mit dem Trägerelement zu verbinden. Insbesondere kann die weitere Kapillarspalte von einem dem Konturabschnitt der Außenkontur gegenüberliegenden weiteren Konturabschnitt der Außenkontur und einem dem weiteren Konturabschnitt gegenüberliegenden weiteren Wandabschnitt der Wand gebildet sein. Mit einer derartigen Fixierung des optischen Elements an dem Trägerelement an zwei Stellen kann die Befestigung des optischen Elements an dem Trägerelement sicherer und robuster gestaltet und ein unbeabsichtigtes Herausfallen des optischen Elements aus dem Trägerelement wirkungsvoll vermieden werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine zu der Außenkontur gewinkelt sich erstreckende Außenseite des optischen Elements eben verlaufen. So kann die optische Vorrichtung auch auf geringem Bauraum untergebracht und vielseitig eingesetzt werden.
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Beispielsweise kann die Außenkontur des optischen Elements zumindest ein Ohr ausformen und das Trägerelement eine Kavität zur Aufnahme des Ohrs ausformen. Die Kavität kann zur Fixierung des optischen Elements an dem Trägerelement mit dem Haftmittel gefüllt sein. Bei dem Ohr kann es sich um einen Angussrest eines im Spritzgießverfahren hergestellten optischen Elements handeln. Die Kavität kann Teil der Vertiefung sein oder benachbart zu der Vertiefung gelegen sein. Die Kavität kann beispielsweise durch einen von der Außenkontur des optischen Elements zurückgesetzten Abschnitt der Wand der Vertiefung gebildet sein. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass mit der Verklebung des Ohrs an dem Trägerelement das optische Element noch sicherer und dauerhafter an dem Trägerelement befestigt werden kann.
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Selbstverständlich kann die Außenkontur des optischen Elements dem Ohr gegenüberliegend ein weiteres Ohr ausformen. So kann die Fixierung des optischen Elements an dem Trägerelement noch weitergehend verbessert werden. Die Verwendung des Ohrs oder der Ohren zur sicheren Befestigung des optischen Elements bietet sich an, da bei einem Einsatz eines Spritzgießverfahrens zum Herstellen des optischen Elements ohnehin ein Anguss an einer oder mehreren Stellen an der Außenkontur des optischen Elements zurückbleibt, dessen vollständige Entfernung aufwendig wäre und die Herstellungskosten der optischen Vorrichtung in die Höhe treiben würde.
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Insbesondere kann das Trägerelement und/oder das optische Element benachbart zu der Vertiefung mindestens ein Haftmittelreservoir zum Bevorraten des Haftmittels aufweisen. Insbesondere kann dabei das Haftmittelreservoir fluidisch mit der Vertiefung gekoppelt sein, um mittels Kapillarwirkung eine Befüllung zumindest der Kapillarspalte mit dem Haftmittel zu ermöglichen. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass exakt die geeignete Menge an Haftmittel zur Verfügung gestellt werden kann und die Befüllung der Kapillarspalte mit dem Haftmittel aufgrund der Kapillarwirkung kontrolliert und zeitversetzt ablaufen kann, so dass weder zu viel noch zu wenig Haftmittel in den Spalt zwischen Trägerelement und optischem Element eingebracht wird.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Trägerelement und/oder das optische Element ein weiteres Haftmittelreservoir zum Bevorraten des Haftmittels aufweisen. Das weitere Haftmittelreservoir kann dem Haftmittelreservoir gegenüberliegend benachbart zu der Vertiefung angeordnet und fluidisch mit der Vertiefung gekoppelt sein, um mittels Kapillarwirkung eine Befüllung zumindest der Kapillarspalte mit dem Haftmittel zu ermöglichen. So kann die Befüllung der Kapillarspalte mit dem flüssigen Haftmittel schneller und gleichmäßiger umgesetzt werden.
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Erfindungsgemäß ist die Kontur des optischen Elements rund und das Trägerelement weist eine Form einer Raute mit abgerundeten Ecken auf. Die Kapillarspalte kann dabei so positioniert sein, dass sie erfindungsgemäß von der kurzen Symmetrieachse der Raute durchkreuzt wird. In dieser Ausführung kann die optische Vorrichtung vorteilhafterweise auf geringem Bauraum realisiert werden.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform kann die optische Vorrichtung die Kapillarspalte und die weitere Kapillarspalte, das Ohr und das weitere Ohr, das Haftmittelreservoir und das weitere Haftmittelreservoir aufweisen. Dabei können die Kapillarspalte und die weitere Kapillarspalte so positioniert sein, dass sie von der kurzen Symmetrieachse der Raute durchkreuzt werden, wobei das Haftmittelreservoir benachbart zu der Kavität in einem Rauteneckbereich des Trägerelements und das weitere Haftmittelreservoir in einem dem Rauteneckbereich gegenüberliegenden weiteren Rauteneckbereich des Trägerelements angeordnet sein kann. In dieser speziellen Ausführung kann die optische Vorrichtung kostengünstig hergestellt und vielseitig eingesetzt werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf eine optische Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 einen Querschnitt einer optischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 einen Querschnitt einer optischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Vorderansicht einer optischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5 eine Rückansicht der optischen Vorrichtung aus 4;
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6 einen Querschnitt der optischen Vorrichtung aus 4; und
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7 einen weiteren Querschnitt der optischen Vorrichtung aus 4.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine Draufsicht auf eine optische Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die optische Vorrichtung 100 setzt sich aus einem optischen Element 102 und einem Trägerelement 104 zusammen.
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Bei dem optischen Element 102 handelt es sich bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel um eine Optik bzw. Linse 102, die beispielsweise in einem optischen Messkopf für ein Labormessgerät oder in einem Endoskopiegerät eingesetzt werden kann und deshalb in Miniaturformat vorliegt. Die beispielhafte Linse 102 weist einen Durchmesser von zwei Millimetern auf. Die in 1 gezeigte Linse 102 besteht aus Kunststoff und wurde in einem Spritzgießverfahren hergestellt. Alternativ kann das optische Element 102 aus Glas oder anwendungsspezifischen Alternativmaterialien gefertigt sein.
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Die beispielhafte Linse 102 ist als kreisrunde Scheibe ausgeführt und weist an zwei sich diametral gegenüberliegenden Seiten ihrer Außenkontur 106 Angussreste des Spritzgießverfahrens auf, die zwei Ohren 108 des optischen Elements 102 bilden. Bei den Ohren 108 handelt es sich um Vorsprünge von der Außenkontur 106, die sich in einer Ebene der Linse 102 von dieser weg erstrecken. Die Außenkontur 106 wird von einer umlaufenden Schmalseite der scheibenförmigen Linse 102 gebildet, die sich in einem Winkel von beispielsweise 90 Grad zu den Hauptseiten der scheibenförmigen Linse 102 erstreckt und diese verbindet. Unter den Hauptseiten der Linse 102 sind die Seiten der Linse 102 mit im Vergleich zu der Schmalseite größeren Abmessungen zu verstehen.
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Das Trägerelement 104 ist ausgebildet, um die Linse 102 zu fassen und zu fixieren und ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel aus Kunststoff hergestellt. Aufgrund seiner hauptsächlichen Aufgabe, das optische Element 102 zu lagern, kann das Trägerelement auch als Gehäuse 104 bezeichnet werden. Das Trägerelement 104 weist an einer Hauptseite 110 eine Vertiefung 112 auf, in der die Linse 102 aufgenommen ist. Unter der Hauptseite 110 ist eine Seite des Trägerelements 104 mit im Vergleich zu anderen Seiten größeren Abmessungen zu verstehen. Zur Aufnahme der Ohren 108 der Linse 102 weist das Trägerelement 104 an der Hauptseite 110 auch zwei Kavitäten 114 auf. Die Kavitäten 114 sind je nach Ausführungsbeispiel Teil der Vertiefung 112 oder sind benachbart zu der Vertiefung 112 in dem Trägerelement 104 ausgeformt. Alternativ kann auch eine durchgehende Kavität für die Aufnahme beider Ohren 108 in der Hauptseite 110 des Trägerelements 104 ausgeformt sein.
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Das Trägerelement 104 weist eine Form einer Raute mit abgerundeten Ecken auf. Die Linse 102 ist so in der Vertiefung 112 des Trägerelements 104 angeordnet, dass in zwei einander gegenüberliegenden Bereichen, die von der kurzen Symmetrieachse 116 der die Form des Trägerelements 104 bestimmenden Raute durchkreuzt werden, sich die Außenkontur 106 der Linse 102 und eine Innenseite einer Wand 118 des Trägerelements 104 an parallel verlaufenden Rundungen fast berühren.
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An diesen Stellen wird zwischen einem Konturabschnitt 120 der Außenkontur 106 der Linse 102 und einem zu dem Konturabschnitt 120 benachbarten Wandabschnitt 122 der Wand 118 der Vertiefung 112 des Trägerelements 104 eine Kapillarspalte 124 und zwischen einem dem Konturabschnitt 120 diametral gegenüberliegenden weiteren Konturabschnitt 126 der Außenkontur 106 der Linse 102 und einem zu dem weiteren Konturabschnitt 126 benachbarten weiteren Wandabschnitt 128 der Wand 118 der Vertiefung 112 des Trägerelements 104 eine weitere Kapillarspalte 130 gebildet. Die Konturabschnitte 120, 126 verbindende Restabschnitte der Außenkontur 106 der Linse 102 bilden bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel keine Kapillarspalten mit der Wand 118 der Vertiefung 112 des Trägerelements 104 aus.
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Bei den Kapillarspalten 124, 130 handelt es sich um Spritzgusslinien oder Kanäle zwischen der Linse 102 und dem Trägerelement 104, die einen so geringen Durchmesser aufweisen, dass sie einen Kapillareffekt bewirken, gemäß dem eine ein Ende der Kapillarspalten 124, 130 kontaktierende Flüssigkeit per Adhäsionskraft bis zum Erreichen des anderen Endes der Kapillarspalten 124, 130 in diese hineingezogen wird. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der optischen Vorrichtung 100 sind die Kapillarspalten 124, 130 so positioniert, dass sie jeweils mittig von der kurzen Symmetrieachse 116 der die Kontur des Trägerelements 104 bildenden Raute durchkreuzt werden.
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Die Kapillarspalte 124 und die weitere Kapillarspalte 130 sind mit einem Haftmittel 132 gefüllt, das im ausgehärteten Zustand die Linse 102 fluiddicht gegenüber dem Trägerelement 104 abdichtet. Bei dem Haftmittel 132 handelt es sich um ein in seiner flüssigen Phase nieder- bis hochviskoses Dicht- und/oder Klebemittel, mit dem die Linse 102 sowohl fluiddicht gegenüber dem Trägerelement 104 abgedichtet als auch sicher mit dem Trägerelement 104 verbunden wird.
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Insbesondere weist die optische Vorrichtung 100 zwei Haftmittelreservoirs 134 auf. Die Haftmittelreservoirs 134 sind bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in der Hauptseite 110 des rautenförmigen Trägerelements 104 in zwei einander gegenüberliegenden Rauteneckbereichen 136 ausgeformt, die von der langen Symmetrieachse 138 der Raute durchkreuzt werden. Die Haftmittelreservoirs 134 sind rechts und links der Vertiefung 112 und benachbart zu den Kavitäten 114 zur Aufnahme der Ohren 108 der Linse 102 angeordnet und fluidisch mit der Vertiefung 112 und den Kavitäten 114 verbunden.
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In der Herstellung der optischen Vorrichtung 100 werden gemäß einem Ausführungsbeispiel die Haftmittelreservoirs 134 mit dem Haftmittel 132 in flüssiger Phase gefüllt. Basierend auf der Kapillarwirkung der Kapillarspalten 124, 130 wird das flüssige Haftmittel 132 per Adhäsionskraft aus den Haftmittelreservoirs 134 in die Kapillarspalten 124, 130 gezogen, bis diese vollständig mit dem Haftmittel 132 gefüllt sind, das dort anschließend aushärtet und so die fluiddichte Verbindung zwischen der Linse 102 und Trägerelement 104 herstellt. Über die fluidische Verbindung der Klebstoff- bzw. Haftmittelreservoirs 134 mit den Kavitäten 114 werden auch die Kavitäten 114 mit dem flüssigen Haftmittel 132 gefüllt, das dort einen Hohlraum um die Ohren 108 ausfüllt. Nach der Aushärtung des Haftmittels 132 ist eine Klebeverbindung zwischen den Ohren 108 und dem Trägerelement 104 hergestellt, die für eine robuste Fixierung der Linse 102 an dem Trägerelement 104 sorgt.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der optischen Vorrichtung 100 ist diese spiegelsymmetrisch entlang der Symmetrieachsen 116, 138 ausgeführt. Das Ohr 108 und das weitere Ohr 108 sind identisch und das Haftmittelreservoir 134 und das weitere Haftmittelreservoir 134 sind identisch.
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Gemäß in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsbeispielen kann die optische Vorrichtung 100 lediglich ein Ohr 108 und ein Haftmittelreservoir 134 oder mehr als zwei Ohren 108 und mehr als zwei Haftmittelreservoirs 134 aufweisen. Es können auch mehr oder weniger als die zwei Kapillarspalten 124, 130 bestehen. Denkbar ist beispielsweise eine umlaufende Spritzgusslinie an der Außenkontur 106 der Linse 102.
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Bei der hierin vorgestellten neuartigen optischen Vorrichtung 100 wird der Kapillareffekt genutzt, um eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen der Optik 102 und dem Gehäuse 104, bevorzugt in kleinen Anwendungen und Geometrien, zu schaffen.
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2 zeigt in einer Querschnittdarstellung einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel der optischen Vorrichtung 100 mit einer Geometrie zum flüssigkeits- und gasdichten Verkleben des optischen Elements 102 mit dem Trägerelement 104 unter Nutzung des Kapillareffekts. Die Darstellung in 2 zeigt beispielhaft, wie die Außenkontur 106 der Linse 102 gegenüber der Wand 118 der Vertiefung 112 des Gehäuses 104 angeordnet ist.
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Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Kapillarspalte 124 bzw. die weitere Kapillarspalte 130 aufbauend auf einem Boden 200 der Vertiefung 112 zwischen der Außenkontur 106 der Linse 102 und einer in Richtung der Linse 102 vorspringenden Schulter 202 der Wand 118 der Vertiefung 112 gebildet. In Richtung einer Außen- bzw. Oberseite des Trägerelements 104 ist ein Abschnitt der Wand 118 zur Bildung der Kavität 114 zur Aufnahme des Ohrs 108 der Linse 102 von der Außenkontur 106 der Linse 102 zurückgesetzt.
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Die Darstellung in 2 zeigt ferner, dass eine erste Hauptseite der Linse 102, die eine Außenseite 204 der Linse 102 bildet, im rechten Winkel zu der Außenkontur 106 verläuft und eben ausgeformt ist. Eine der ersten Hauptseite gegenüberliegende innenliegende zweite Hauptseite der Linse 102 bildet eine zum Linseninneren weisende Wölbung aus.
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Gemäß alternativen Ausführungsbeispielen können die Kapillarspalten 124, 130 auch durch eine Abstufung bzw. Abkantung der Außenkontur 106 der Linse gegenüber einem vollständig vertikalen Verlauf der Wand 118 der Vertiefung 112 gebildet werden. Hierbei müssen das Trägerelement und das optische Element zueinander nicht bündig abschließen und können den nutzbaren Kapillarspalt durch horizontale Nuten oder Schrägen, sowohl im Trägerelement und/oder im optischen Element oder durch aufeinanderliegende gefaste Elemente ausbilden.
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3 zeigt in einer Querschnittdarstellung einen Ausschnitt aus einem weiteren Ausführungsbeispiel der optischen Vorrichtung 100 mit einer Geometrie zum flüssigkeits- und gasdichten Verkleben des optischen Elements 102 mit dem Gehäuse 104 unter Nutzung des Kapillareffekts.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der optischen Vorrichtung 100 ist das optische Element 102 als eine Glasscheibe 102 zur Abdeckung von im Inneren des Gehäuses 104 liegenden Elementen ausgebildet. Die Haftmittelreservoirs 134 befinden sich hier in einem oberen Bereich der Vertiefung 112, angrenzend an die Außenseite 204 des optischen Elements 102.
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4 bis 7 zeigen schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Form einer optischen Vorrichtung 100 mit drei von dem Gehäuse 104 gefassten Kunststofflinsen.
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4 zeigt schematisch eine Vorderansicht dieses Ausführungsbeispiels der optischen Vorrichtung 100. Hier ist die Linse 102 wie in 1 von dem rautenförmigen Trägerelement 104 gefasst und bildet gemeinsam mit dem Trägerelement 104 die Kapillarspalten 124, 130 zur Herstellung der flüssigkeitsdichten Verbindung von Linse 102 und Trägerelement 104 aus. Die Kapillarspalten 124, 130 weisen einen beispielhaften Abstand von ca. 20 Mikrometern auf. Die Linse 102 bildet hier die äußerste bzw. oberste Linse dieser insgesamt drei Linsen umfassenden optischen Vorrichtung 100. 4 zeigt ferner einen Außengehäusebereich 500 der optischen Vorrichtung 100, der das Trägerelement 104 einfasst.
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5 zeigt schematisch eine beispielhafte Rückansicht der optischen Vorrichtung 100 aus 4. Hier ist die optische Vorrichtung 100 mit Blick auf eine innerste bzw. unterste Linse 600 der drei verwendeten Linsen gezeigt.
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6 zeigt schematisch einen Querschnitt der optischen Vorrichtung 100 aus 4 entlang einer Schnittlinie B-B an der langen Symmetrieachse 138 der optischen Vorrichtung 100, wie in 4 dargestellt ist. Hier ist die Anordnung der drei verwendeten Linsen zueinander in dem Außengehäusebereich 500 der optischen Vorrichtung 100 anschaulich gezeigt. Oben in der Darstellung in 6 befindet sich gefasst durch das Trägerelement 104 die Linse 102.
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Angrenzend an die Linse 102 ist in Richtung eines Inneren der optischen Vorrichtung 100 eine mittlere Linse 700 platziert. Durch zwei Spacer bzw. Abstandshalter 702 aus Kunststoff und eine zwischen den Spacern 702 platzierte Blende 704 aus Metall von der mittleren Linse 700 beabstandet ist ganz unten bzw. innen an der optischen Vorrichtung 100 die Linse 600 angeordnet. In dem Außengehäusebereich 500 sind die äußerste Linse 102 mit dem Trägerelement 104 sowie die mittlere Linse 700 und die innerste Linse 600 gefasst und positioniert. Mittels der Haftmittelreservoirs 134 wird die optische Vorrichtung 100 nach außen fluiddicht geschlossen, sodass weder Flüssigkeiten noch Gase in das Innere der optischen Vorrichtung 100 eindringen können.
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6 zeigt ferner einen beispielhaften Strahlengang 706 durch den optischen Aufbau aus äußerster Linse 102, zwischengelagerter Linse 700 und innerster Linse 600.
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7 zeigt schematisch einen Querschnitt der optischen Vorrichtung 100 aus 4 entlang einer Schnittlinie A-A an der kurzen Symmetrieachse 116 der optischen Vorrichtung 100, wie in 4 dargestellt ist, inklusive des Strahlengangs 706 durch den optischen Aufbau aus äußerster Linse 102, zwischengelagerter Linse 700 und innerster Linse 600.
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Bei dem in den 4 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiel der optischen Vorrichtung 100 sind die Linsen 102, 600, 700 aus Kunststoff gefertigt. Auch der Außengehäusebereich 500 und die Spacer 702 bestehen aus Kunststoff. Nur die Blende 704 ist aus Metall gebildet. Bei den Linsen 102, 600, 700 handelt es sich gemäß Ausführungsbeispielen bevorzugt um Miniaturlinsen mit beispielhaften Durchmessern zwischen 0,5 Millimetern und 10 Millimetern, um Mikrolinsen oder kleine Optiken von geringfügigen Abmessungen.
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In alternativen Anwendungen können auch einzelne Glas- und/oder Kunststoffoptiken miteinander kombiniert sein, wobei die flüssigkeitsdichte Verarbeitung auch beiderseitig einer Linse bzw. zwischen den jeweils äußeren Linsen und dem Gehäuse erfolgt.
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Gemäß dem hierin vorgeschlagenen Konzept für eine Fixierung eines optischen Elements in einem Gehäuse wird die dichte Verbindung zwischen optischem Element und Gehäuse durch Nutzung des Kapillareffektes hergestellt. Dafür sind seitlich im Bauteil die Reservoirs vorgesehen, in denen nieder- bis hochviskoses Dichtmittel eingebracht werden kann. Durch Adhäsionskräfte wird nun das Dichtmittel im Kapillarspalt in den oberen Bereich gezogen und stellt damit nach Aushärtung eine umlaufend dichte Verbindung zwischen optischem Element und Gehäuse her.
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Das vorgeschlagene Konzept bietet sich für die flüssigkeits- und/oder gasdichte Klebung von optischen Systemen bzw. Linsensystemen in Gehäusen an bzw. für Anwendungen, in denen eine dichte Verbindung von Schutzfenstern und Fassungsteilen benötigt wird.
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Mögliche Einsatzbereiche sind Systeme, die Flüssigkeiten oder Dampf bzw. hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sind, beispielsweise optische Messköpfe oder Aufnahmesysteme in z. B. Labormessgeräten. Denkbar ist auch eine Umsetzung in Endoskopiegeräten und anderen medizinischen Geräten, die beispielsweise bei Lebensmitteluntersuchungen und der Flüssigkeitsanalyse Anwendung finden.
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Das vorgeschlagene Konzept erstreckt sich nicht nur auf die Herstellung optischer Baugruppen, sondern kann auch auf andere mechanische Baugruppen übertragen werden. Z. B. zum dichten Einkleben von Ventilen, Gewindeinserts etc. Wesentlich ist, dass hier der Effekt des Kapillarspaltes bei besonders kleinteiligen Anwendungen genutzt wird.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder”-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.